По своей физиологической сущности спортивная тренировка представляет собой процесс увеличения способности организма приспосабливаться к действию постепенно усиливающихся раздражений.
В спортивной тренировке таким обобщенным раздражителем является физическая нагрузка со всеми составляющими ее компонентами. Непосредственное воздействие тренировки на нервно-мышечную систему выражается, помимо морфологических изменений, в увеличении мышечной силы, быстроты движений, ловкости, выносливости, в повышении работоспособности. Повышение работоспособности связано с улучшением функциональных изменений основных жизнеобеспечивающих систем организма, с совершенствованием нейрогуморальных механизмов регуляции двигательных и вегетативных функций.
В ходе тренировки соблюдаются общие педагогические принципы -активности, сознательности, наглядности, систематичности, последовательности, доступности и прочности. Вместе с тем имеются специфические принципы тренировки — единство общей и специальной физической подготовки, непрерывность и цикличность тренировочного процесса, постепенное и максимальное повышение тренировочных нагрузок. Эти принципы обусловлены закономерностями развития физических качеств и формирования двигательных навыков у человека, особенностями функциональных перестроек в организме, изменением диапазона функциональных резервов спортсмена (Н.А. Фомин, 1982, 1992, 1995; А.С. Солодков, Е.Б. Сологуб, 2001).
Прогрессивные функциональные и структурные изменения, возникающие в организме при тренировке, составляют физиологическую основу тренированности. Функциональная и структурная перестройка организма в сочетании с совершенной техникой, рациональной тактикой и психологической подготовкой спортсмена обуславливает достижение высоких спортивных результатов.
Одной из плодотворных концепций полезности спортивной тренировки является теория функциональных систем. Согласно этой теории, любая физиологическая система является целостной, хорошо структурированной, с прямыми и обратными связями, иерархической соподчиненностью ее элементов. Эффективность ее функционирования оценивается достижением полезного адаптивного результата. Системный подход к анализу сложных процессов в целостном живоморганизме при воздействии физических упражнений поможет тренеру найти ответ на вопрос: в какой ситуации спортивная тренировка может стать полезной, а в какой - вредной? Поэтому вопрос одопустимых нагрузках - это прежде всего вопрос об исходном состоянии организма спортсмена. Одна и та же нагрузка на разной функциональной и морфологической основе может быть и абсолютно полезной, и чрезмерной, ведущей к перенапряжению и болезни.
Выполнение мышечной работы на фоне неполного восстановления после продолжительных или высокоинтенсивных физических нагрузок приводит к переутомлению. Переутомление сопровождается функциональными нарушениями, приводящими к стойкому падению работоспособности. Прогрессирующее развитие переутомления при спортивных напряжениях - перетренировка - сопровождается комплексом расстройств, затрагивающих преимущественно центральный аппарат регуляции двигательных и вегетативных функций. Ранними признаками перетренировки являются расстройство сна, боязнь физических напряжений, страх перед выполнением сложных упражнений. Спортсмен становится раздражительным, легко вступает в конфликты с товарищами и тренером или, наоборот, отличается вялостью, безразличным отношением к окружающему, у него пропадает желание тренироваться. Если же тренировки продолжаются, то субъективные жалобы дополняются объективными расстройствами физиологических функций. Вначале ухудшаются нейрогуморальные регуляторные влияния на внутренние органы и двигательный аппарат, затем происходят диффузные и очаговые изменения в сердечной мышце. Сократительная способность ее ухудшается, при физических нагрузках появляются боли в области сердца. Мерами предупреждения перетренировки служат правильная организация режима тренировки, учет индивидуальных особенностей адаптации к физической нагрузке, строгое следование принципам спортивной тренировки. Для восстановления спортивной работоспособности на ранних стадиях перетренировки необходим активный отдых в течение 1-2 недель, снижение объема тренировочных нагрузок, комплекс восстанавливающих средств (медикаментозные препараты, биологически активные вещества, физиотерапевтические процедуры).
Чрезмерная форсированная физическая нагрузка без достаточного для восстановления периода отдыха приводит к перенапряжению - преждевременному износу важнейших жизнеобеспечивающих систем организма и к развитию патологических состояний. Перенапряжение возникает как результат несоответствия между запросами к организму, возникающими при мышечной работе и его функциональными возможностями для их удовлетворения.
Выполнение чрезмерной мышечной работы в условиях волевого преодоления субъективных ощущений утомления является фактором, ускоряющим развитие перенапряжения. В основе физического перенапряжения лежат нарушение нейрогуморальной регуляции физиологических функций и обмена веществ, стойкие изменения химизма внутренней среды, гормональные дисфункции - увеличение содержания адреналина и его аналогов в крови. Феноменология острого перенапряжения достаточно выразительна: резкая слабость, головокружение, тошнота, одышка, сердцебиение, падение АД, а в более тяжелых случаях - картина острой сердечной недостаточности, боли в правом подреберье, увеличение размеров печени, обморочное состояние. Средства предупреждения и печения перенапряжения зависят от его выраженности. Прежде всего необходимо сократить объем и интенсивность тренировочной нагрузки. В более тяжелых случаях следует перейти на режим активного отдыха. Нормализация сердечной функции достигается медикаментозными средствами. В комплексе восстановительных процедур особое внимание уделяется сбалансированному питанию и интенсивной витаминизации (Ф.З. Меерсон, 1981; НА. Фомин, 1995; В.М. Смирнов, В.И. Дубровский, 2002).
Высокая физическая работоспособность, наступившая в организме в результате тренировочного процесса, называется состоянием тренированности. Морфофункциональные изменения, которые обеспечивают новый функциональный уровень специальной работоспособности, являются показателями тренированности.
Для физиологической оценки тренированности должны быть использованы два основных критерия: потенциальная способность к усилению функций и приспособляемость организма к физической нагрузке.
О потенциальных способностях организма в известной степени можно судить по показателям физиологических функций в состоянии покоя. Для суждения о степени приспособляемости организма к физическим упражнениям применяются функциональные пробы со стандартными нагрузками, а также пробы с повторными специфическими спортивными нагрузками. Повторные нагрузки дают возможность определить степень развития специальной тренированности в избранном виде спортивной специализации.
В состоянии покоя показатели тренированности отражают экономизированную деятельность организма. Общее количество крови в организме у спортсменов увеличивается, возрастает количество гемоглобина, повышается кислородная емкость крови. В результате тренировки наступает гипертрофия сердечной мышцы (утолщение сердечных волокон), увеличивается емкость полостей сердца. Объем сердца у спортсменов на 30% больше, чем у лиц, не занимающихся спортом. Этот показатель изменяется за 3-4 недели тренировки даже у высокотренированных спортсменов, поэтому считается точным показателем тренированности. Состояние тренированности характеризуется брадикардией (урежением частоты сердечных сокращений). У лыжников, бегунов-марафонцев частота сердечных сокращений в покое равна 34-40 уд./мин. Показателем высокой тренированности спортсмена является синусовая аритмия. Принято считать, что он определяет способность сердца быстро адаптироваться к изменяющимся условиям деятельности организма. Минутный объем крови у спортсменов меньше, чем у нетренированных людей. Величина его обусловлена степенью брадикардии и уменьшением систолического объема крови у спортсменов. Артериальное давление в процессе становления тренированности почти не изменяется. Повышение артериального давления в состоянии относительного покоя служит показателем ухудшения функционального состояния сердца.
Такие изменения, как повышенная жизненная емкость легких, урежение дыхания, увеличение глубины вдоха, уменьшение вентиляции легких, понижение основного обмена, характеризуют тренированность в меньшей степени. Лучшими показателями тренированности являются функциональные пробы дыхательной системы: определение максимальной произвольной вентиляции легких, анаэробной производительности организма и мощности дыхательных мышц. В состоянии высокой тренированности повышается максимальная вентиляция легких, увеличивается мощность дыхательных мышц, возрастает выносливость к задержке дыхания.
Рост тренированности отражается на двигательном аппарате. Значительно гипертрофируются мышцы, выполняющие силовую работу. Увеличивается содержание белков саркоплазмы и сократительного белка миофибрилл -миозина. Повышаются запасы гликогена и креатинфосфата, способствующих восстановлению АТФ при работе. Показателем тренированности служит уменьшение хронаксии мышц, повышение способности к их расслаблению, увеличение мышечной силы, высокая статическая выносливость мышечных групп.
При выполнении стандартной работы тренированность отражается в более экономной перестройке физиологических функций к условиям работы. Стандартной называют работу, которая по форме движений и по величине нагрузки одинакова для всех выполняющих ее людей. В настоящее время в спортивной практике в виде стандартной нагрузки используют степ-тест (от слов: степ-шаг, тест-испытание, проба), т.е. восхождение на ступеньку определенной высоты. В отличие от других функциональных проб (приседание, бег) этот тест позволяет точно подсчитать величину производимой работы или ее мощность в килограммометрах в минуту. Для этого необходимо знать вес испытуемого, высоту ступеньки и частоту шагов.
Наиболее точная дозировка стандартной нагрузки задается на велоэргометре. Испытуемый совершает работу при определенной величине сопротивления и стандартной частоте вращения педалей.
Выполнение стандартной работы тренированными и нетренированными лицами сопровождается у первых более экономичным расходованием энергетического потенциала на единицу выполненной работы. Кислородный запрос на единицу работы у тренированных лиц уменьшается на 18-20%. Относительное повышение эффективности внутриклеточного метаболизма является одним из проявлений экономизации функций, отмечаемой у тренированных спортсменов при стандартной работе. Стандартная работа выполняется тренированными спортсменами при менее выраженных сдвигах в функциях внутренних органов и двигательного аппарата.
Реакции на тестирующие нагрузки у тренированных характеризуются: наиболее срочным в начале работы повышением функционирования систем организма, меньшими сдвигами функций в процессе работы, наиболее быстрым восстановлением измененных функций после физической нагрузки.
При выполнении предельной мышечной работы тренированность находит свое выражение в быстрой и наиболее полной мобилизации потенциальных ресурсов организма. Это является результатом высокой степени упорядоченности нейрогуморальных влияний на работу двигательного аппарата и внутренних органов, слаженности их работы. Основным показателем высокой тренированности является величина максимально предельной работы, которую может выполнить спортсмен при сохранении частоты сердечных сокращений, не превышающих 170-200 уд./мин. С этой целью большое значение приобретают методы определения общей работоспособности организма: проба PWC170 (физическая работоспособность); Гарвардский степ-тест; определение аэробных возможностей по номограмме П.О. Астранда и др.
Реакция на предельные нагрузки у тренированных людей по сравнению с нетренированными характеризуется более активной мобилизацией всех функций организма, а следовательно, и более длительными периодами восстановления. Однако у спортсменов мобилизация функций не превышает оптимальных величин (частота сердечных сокращений 170-190 уд./мин). Наиболее существенным показателем тренированности считается аэробная производительность организма, которая выражается величиной максимального потребления кислорода (МПК) или величиной «кислородного потолка». МПК выражается в литрах в минуту или миллилитрах в минуту на кг веса. МПК является интегральным показателем и зависит от многих факторов: развития дыхательного аппарата, с которым связано увеличение минутного объема дыхания; диффузионной способности легочных альвеол, обуславливающей газообмен; размеров сосудистого русла легочного кровообращения, с чем связано количество крови, протекающей через легкие; размеров сосудистого русла работающих мышц, кислородной емкости крови; быстроты диссоциации оксигемоглобина крови; активности ферментных систем, обеспечивающих аэробные процессы в мышцах, количества работающих мышц и мощности их работы, взаимной координации работы систем дыхания, кровообращения и движения.
В процессе тренировки МПК возрастает на 1,0-2,5 л/мин. У мужчин, не занимающихся спортом, МПК 3,2-4,0 л/мин, у тренированных достигает 6,0-6,5 л/мин. У женщин соответственно величины МПК 2,3-2,8 л/мин и 4,0-5,0 л/мин. Высокий показатель МПК у тренированных спортсменов обуславливает высокую скорость, выносливость и силу. Тренированных спортсменов отличают наиболее высокие показатели производительности сердца: минутный объем достигает у них 35-40л, частота сердечных сокращений 200-250 уд. при сохранении высокого (от 150 до 200 мл) ударного объема крови. Величина легочной вентиляции при предельной работе достигает 150 л/мин и более. Максимальное потребление кислорода составляет 5,0-5,5 л/мин, а в отдельных случаях 6,0 л/мин. У нетренированных лиц деятельность сердечно-сосудистой и дыхательной систем в 1,5-2 раза ниже. Одним из существенных проявлений тренированности при мышечной работе является повышение устойчивости к изменениям внутренней среды организма. Тренированный спортсмен может выполнять работу в условиях значительного (до 18-19 л) кислородного долга, при снижении резервных возможностей крови к нейтрализации продуктов неполного обмена веществ.
Важным показателем тренированности является скорость течения восстановительных процессов. Чем выше уровень тренированности, тем быстрее протекают процессы восстановления. При оценке степени приспособления к функциональным пробам и к повторным специфическим, для спортивной специализации, упражнениям скорость восстановления является одним из показателей допустимости нагрузки. Процессы восстановления различных функций в организме могут быть разделены на три отдельных периода.
К первому (рабочему) периоду относят те восстановительные реакции, которые осуществляются уже в процессе самой мышечной работы (восстановление АТФ, креатинфосфата, переход гликогена в глюкозу и ресинтез глюкозы из продуктов ее распада - глюконеогенез). Рабочее восстановление поддерживает нормальное функциональное состояние организма и допустимые параметры основных гомеостатических констант в процессе выполнения мышечной нагрузки.
Второй (ранний) период восстановления наблюдается непосредственно после окончания работы легкой и средней тяжести в течение нескольких десятков минут и характеризуется восстановлением ряда уже названных показателей, а также нормализацией кислородной задолженности, гликогена, некоторых физиологических, биохимических и психофизиологических констант.
Раннее восстановление лимитируется главным образом временем погашения кислородного долга. Погашение алактатной части кислородного долга происходит довольно быстро, в течение нескольких минут, и связано с ресинтезом АТФ и креатинфосфата. Погашение лактатной части кислородного долга обусловлено скоростью окисления молочной кислоты, уровень которой при длительной и тяжелой работе увеличивается в 20-25 раз по сравнению с исходным, а ликвидация этой части долга происходит в течение 1,5-2 ч.
Третий (поздний) период восстановления отмечается после длительной напряженной работы (бег на марафонские дистанции, многокилометровые лыжные и велосипедные гонки) и затягивается на несколько часов и даже суток. В это время нормализуется большинство физиологических и биохимических показателей организма, удаляются продукты обмена веществ, восстанавливаются водно-солевой баланс, гормоны и ферменты. Эти процессы ускоряются правильным режимом тренировок и отдыха, рациональным питанием, применением комплекса медико-биологических, педагогических реабилитационных средств.
Мероприятия, направленные на ускорение восстановительных процессов, делят на педагогические, психологические, медицинские и физиологические. Кроме того, восстановительные мероприятия могут быть разделены на постоянные и периодические.
Постоянные - проводятся с целью профилактики неблагоприятных функциональных изменений, сохранения и повышения неспецифической резистентности и физиологических резервов организма, предупреждения развития раннего утомления и переутомления спортсменов. К таким мероприятиям относятся рациональный режим тренировок и отдыха, сбалансированное питание, дополнительная витаминизация, закаливание, общеукрепляющие физические упражнения, оптимизация эмоционального состояния.
Периодические - осуществляются по мере необходимости с целью мобилизации резервных возможностей организма для поддержания, экстренного восстановления и повышения работоспособности спортсменов. К мероприятиям этой группы относят различные воздействия на биологически активные точки, вдыхание чистого кислорода при нормальном повышенном атмосферном давлении (гипербарическая оксигенация), гипоксическую тренировку, массаж, применение тепловых процедур, ультрафиолетовое облучение, а также использование биологических стимуляторов и адаптогенов, не относящихся к допингам, пищевых веществ повышенной биологической активности и некоторые другие.
Таким образом, систематическая мышечная деятельность сопровождается ростом тренированности - специфического для спортсмена состояния организма, характеризующегося высокой спортивной работоспособностью и оптимальной готовностью к достижению спортивного результата. Высокая степень тренированности и готовности к выполнению предельных соревновательных нагрузок обеспечивается повышением общего уровня функциональных возможностей организма и прогрессивных морфологических перестроек. Оптимальной функциональной готовности отдельные системы организма достигают не всегда одновременно. Физическая работоспособность в своем развитии может опережать техническую и тактическую подготовленность или наоборот.